Un nuevo estudio de la USC pone a los microbios oceánicos bajo una nueva luz con importantes implicaciones para el calentamiento global.

El estudio, publicado el martes en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , proporciona un método de contabilidad universal para medir cómo la materia basada en carbono se acumula y se cicla en el océano. Si bien a menudo se han debatido teorías en competencia, el nuevo marco computacional reconcilia las diferencias y explica cómo los océanos regulan el carbono orgánico a lo largo del tiempo.

Asombrosamente, la mayor parte de la acción relacionada con el carbono no se produce en el cielo, sino bajo los pies y bajo el mar. Las plantas de la tierra, los océanos y el lodo almacenan cinco veces más carbono que la atmósfera. Se acumula en árboles y suelo, algas y sedimentos, microorganismos y agua de mar.

"El océano es una enorme reserva de carbono con el potencial de mitigar o mejorar el calentamiento global, "dijo Naomi Levine, autor principal del estudio y profesor asistente en el departamento de ciencias biológicas del Colegio de Letras de USC Dornsife, Artes y Ciencias. "El ciclo del carbono es fundamental para comprender el clima global porque establece la temperatura, que a su vez establece los patrones climáticos y meteorológicos. Al predecir cómo funciona el ciclo y el almacenamiento del carbono, podemos comprender mejor cómo cambiará el clima en el futuro ".

Los procesos que gobiernan cómo se acumula la materia orgánica (materia vegetal y animal en descomposición en el medio ambiente similar al material que los jardineros agregan al suelo) son fundamentales para el ciclo del carbono de la Tierra. Sin embargo, los científicos no tienen buenas herramientas para predecir cuándo y cómo se acumula la materia orgánica. Eso es un problema porque una mejor conciliación del carbono orgánico puede informar a los modelos informáticos que pronostican el calentamiento global y respaldan las políticas públicas.

El nuevo marco de la USC puede medir los aumentos de carbono orgánico en el océano

En años recientes, Los científicos han ofrecido tres teorías en competencia para explicar cómo se acumula la materia orgánica, y cada uno tiene sus limitaciones. Por ejemplo, una idea es que alguna materia orgánica es intrínsecamente persistente, similar a una cáscara de naranja. A veces, el carbono está demasiado diluido, por lo que los microbios no pueden localizarlo ni comerlo. como si estuvieran tratando de encontrar un solo gominola amarilla en un frasco lleno de blancos. Y aveces, el microbio correcto no está en el lugar correcto en el momento adecuado para interceptar la materia orgánica debido a las condiciones ambientales.

Si bien cada teoría explica algunas observaciones, El estudio de la USC muestra cómo este nuevo marco puede proporcionar una imagen mucho más completa y explicar la dinámica ecológica importante para la acumulación de materia orgánica en el océano. La solución tiene una amplia utilidad.

Por ejemplo, puede ayudar a interpretar datos de cualquier condición en el océano. Cuando se vincula a un modelo de ecosistema completo, el marco da cuenta de diversos tipos de microbios, temperatura de agua, nutrientes, tasas de reproducción, la luz del sol y el calor, profundidad del océano y más. A través de su capacidad para representar diversas condiciones ambientales en todo el mundo, el modelo puede predecir cómo se acumulará el carbono orgánico en varios escenarios complejos, una herramienta poderosa en un momento en que los océanos se están calentando y la Tierra está cambiando rápidamente.

"Predecir por qué se acumula el carbono orgánico ha sido un desafío sin resolver, "dijo Emily Zakem, coautor del estudio y becario postdoctoral en USC Dornsife. "Demostramos que la acumulación de carbono se puede predecir utilizando este marco computacional".

Evaluar el pasado y el futuro de los océanos de la Tierra

La herramienta también se puede utilizar potencialmente para modelar las condiciones oceánicas pasadas como un predictor de lo que puede estar reservado para la Tierra a medida que el planeta se calienta en gran parte debido a las emisiones de gases de efecto invernadero provocadas por el hombre.

Específicamente, el modelo es capaz de ver cómo los microbios marinos pueden cambiar el balance de carbono del mundo. La herramienta puede mostrar cómo los microbios procesan la materia orgánica en la columna de agua durante un año determinado, así como en escalas de tiempo milenarias. Usando esa función, el modelo confirma, como se predijo anteriormente, que los microbios consumirán más materia orgánica y la liberarán en forma de dióxido de carbono a medida que el océano se calienta, lo que en última instancia aumentará las concentraciones de carbono atmosférico y aumentará el calentamiento. Es más, el estudio dice que este fenómeno puede ocurrir rápidamente, de forma no lineal, una vez que se alcanza un umbral, una posible explicación para algunos de los extremos climáticos que ocurrieron en el pasado distante de la Tierra.

"Esto sugiere que los cambios en el clima, como el calentamiento, puede resultar en grandes cambios en las reservas de carbono orgánico y que ahora podemos generar hipótesis sobre cuándo podría ocurrir esto, "Dijo Levine.

Finalmente, el artículo de investigación dice que la nueva herramienta puede modelar cómo el carbono se mueve a través del suelo y los sedimentos en el entorno terrestre, también, aunque esas aplicaciones no formaron parte del estudio.